JPS6086301A - 水蒸気発生方法 - Google Patents
水蒸気発生方法Info
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は熱ポンプを利用した水蒸気発生方法に関する
ものも、その目的は低圧水蒸気を効率よく発生させるこ
とのできる方法を提供することにある。
ものも、その目的は低圧水蒸気を効率よく発生させるこ
とのできる方法を提供することにある。
この発明による水蒸気発生方法は、高温熱源によって臭
化カルシウムの三水塩を加熱して脱水熱Ｑ、により次式
の反応に従って脱水せしめ、ＣａＢｒ２・２Ｈ２０（固
）十０１ −＋ＣａＢｒ２ （固）＋２Ｈ２０（気）・・・（Ｉ） 生じた水蒸気を次式の反応に従って凝縮させて、２Ｈ２
０（気）→２Ｈ２０（液）＋０２・・・（Ｉｆ） 得られた凝縮熱Ｑ２を所望の低圧水蒸気の発生熱源とし
て用い、他方上記脱水反応の終了後は低温熱源から得ら
れた蒸発熱Ｑ２で、反応式（Ｉｆ）で生じた凝縮水を次
式の反応に従って蒸発せしめ、 ２Ｈ２０（液）＋Ｑ’２→２ ＋−１２０（気）・・・
（Ｉ［Ｉ） 生じた水蒸気で臭化カルシウムの無水物を次式の反応に
従って水和させ、 ＣａＢｒ２ （固）＋２Ｈ２０（気） →ＣａＢｒ２・２Ｈ２０（固）＋Ｑ’＋得られた水和熱
Ｑ’＋を所望の低圧水蒸気の発生熱源として用いること
を特徴とするものである。
化カルシウムの三水塩を加熱して脱水熱Ｑ、により次式
の反応に従って脱水せしめ、ＣａＢｒ２・２Ｈ２０（固
）十０１ −＋ＣａＢｒ２ （固）＋２Ｈ２０（気）・・・（Ｉ） 生じた水蒸気を次式の反応に従って凝縮させて、２Ｈ２
０（気）→２Ｈ２０（液）＋０２・・・（Ｉｆ） 得られた凝縮熱Ｑ２を所望の低圧水蒸気の発生熱源とし
て用い、他方上記脱水反応の終了後は低温熱源から得ら
れた蒸発熱Ｑ２で、反応式（Ｉｆ）で生じた凝縮水を次
式の反応に従って蒸発せしめ、 ２Ｈ２０（液）＋Ｑ’２→２ ＋−１２０（気）・・・
（Ｉ［Ｉ） 生じた水蒸気で臭化カルシウムの無水物を次式の反応に
従って水和させ、 ＣａＢｒ２ （固）＋２Ｈ２０（気） →ＣａＢｒ２・２Ｈ２０（固）＋Ｑ’＋得られた水和熱
Ｑ’＋を所望の低圧水蒸気の発生熱源として用いること
を特徴とするものである。
始めに、臭化カルシウムの三水塩（Ｃａ ３ｒ２ ・２
Ｈ２０）を用いた熱ポンプの基本原理について説明する
。
Ｈ２０）を用いた熱ポンプの基本原理について説明する
。
第１図は本発明者らが測定した臭化カルシウムの三水塩
の水蒸気圧曲線と水の水蒸気圧曲線を示したものである
。
の水蒸気圧曲線と水の水蒸気圧曲線を示したものである
。
まずａＳ熱源によってＣａＢ「２ ・２Ｈ２０を２２０
℃に加熱すると、これは次式の反応に従って脱水反応を
生じる。
℃に加熱すると、これは次式の反応に従って脱水反応を
生じる。
３−
ＣａＢｒ２ ・２Ｈ２０（固）十〇。
→ＣａＢｒ２ （固）＋２８２０（気）・・・ （Ｉ）
（ここで、脱水熱Ｑ１は３２ Ｋｃａｌ ／ｍｏｌ Ｆ
ある。） この脱水反応の結果、上記三水塩は水蒸気を放出し、こ
の水蒸気は平衡状態では、第１図中に矢印（ａ）（ｂ）
ｒ示すように、１００１０００ａｉの水蒸気圧を示す。
ある。） この脱水反応の結果、上記三水塩は水蒸気を放出し、こ
の水蒸気は平衡状態では、第１図中に矢印（ａ）（ｂ）
ｒ示すように、１００１０００ａｉの水蒸気圧を示す。
この水蒸気圧は、同図中に矢印（ｂ ） （ｃ ）で示
すように、１０７℃における水の飽和水蒸気圧に等しく
、したがって水蒸気は１０７℃より低い湯度に冷却され
ると、潜熱Ｑ２を凝縮熱として放出して次式の反応に従
って凝縮して水となる。
すように、１０７℃における水の飽和水蒸気圧に等しく
、したがって水蒸気は１０７℃より低い湯度に冷却され
ると、潜熱Ｑ２を凝縮熱として放出して次式の反応に従
って凝縮して水となる。
２Ｈ２０（気）→２Ｈ２０（液）＋０２・・・（ＩＦ）
５−
４−
（ここで０２は２１ Ｋｃａｌ ／ｍｏｌ テアル。）
そこで得られた凝縮熱を熱源として、伝熱性能のすこぶ
るよいボイラーを用いて水を加熱すると、水はほぼ１０
７℃で沸騰して、１．３６ｋｇ／ｃ＋ｅ２の低圧水蒸気
が得られる。
そこで得られた凝縮熱を熱源として、伝熱性能のすこぶ
るよいボイラーを用いて水を加熱すると、水はほぼ１０
７℃で沸騰して、１．３６ｋｇ／ｃ＋ｅ２の低圧水蒸気
が得られる。
他方、上記脱水反応が終了した後は、上記反応式（Ｉ）
の逆反応すなわち次式の反応（Ｉｆ）に従って、臭化カ
ルシウムの無水物に水蒸気を反応させて、次式に従って
上記無水物を水和させる。
の逆反応すなわち次式の反応（Ｉｆ）に従って、臭化カ
ルシウムの無水物に水蒸気を反応させて、次式に従って
上記無水物を水和させる。
ＣａＢｒ２（固）＋２８２０（気）
→ＣａＢｒ２・２Ｈ２０（固）＋０１
・・・（ＩＶ）
いま、この反応に使用される水蒸気を、次式の反応に従
って、 ＋２０（液）十Ｑ２→Ｈ２０（気）・・・（ＩＩＩ）２
０℃の水から沸騰させて得たとすると、第１図中に矢印
（ｄ ） （ｅ ）で示すように、その水蒸気圧は１０
７℃のＣａＢｒ２ ・２Ｈ２０の水蒸気圧に等しい。上
記反応式（ＩＶ ）に従って水蒸気吸収によって発生し
た水和熱Ｑ、を、伝熱性能のすこぶるよいボイラーによ
る水蒸気発生用熱源として回収すると、前述と同様に、
１０７℃で沸騰した１ 、 ３６ ｋＱ／ ｃｍ２の低
圧水蒸気が得られる。
って、 ＋２０（液）十Ｑ２→Ｈ２０（気）・・・（ＩＩＩ）２
０℃の水から沸騰させて得たとすると、第１図中に矢印
（ｄ ） （ｅ ）で示すように、その水蒸気圧は１０
７℃のＣａＢｒ２ ・２Ｈ２０の水蒸気圧に等しい。上
記反応式（ＩＶ ）に従って水蒸気吸収によって発生し
た水和熱Ｑ、を、伝熱性能のすこぶるよいボイラーによ
る水蒸気発生用熱源として回収すると、前述と同様に、
１０７℃で沸騰した１ 、 ３６ ｋＱ／ ｃｍ２の低
圧水蒸気が得られる。
以上の説明において、反応熱を２５℃および１気圧基準
として表わし、伝熱時の温度差をＯとした。
として表わし、伝熱時の温度差をＯとした。
上記基本原理における熱収支を第２図に概略的に示す。
つぎにこの発明を実施例により具体的に説明する。
第３図は高温熱源として排煙を用い、かつ低温熱源とし
て河川水を用いて、この発明の方法により低圧水蒸気を
発生させる装置を示すものである。
て河川水を用いて、この発明の方法により低圧水蒸気を
発生させる装置を示すものである。
臭化カルシウムの水和・脱水反応用の反応器（１）は頂
部にて水蒸気通路（２）を介して凝縮器（３）と連通し
、凝縮器（３）の底部は蒸発器（４）に連通している。
部にて水蒸気通路（２）を介して凝縮器（３）と連通し
、凝縮器（３）の底部は蒸発器（４）に連通している。
凝縮器（３）内には第１ボイラー（５）が配され、反応
器（１）内には第２ボイラー（６）が配され、蒸発器（
４）内には伝熱部（７）が設番プられている。
器（１）内には第２ボイラー（６）が配され、蒸発器（
４）内には伝熱部（７）が設番プられている。
反応器（１）内には所要量のＣａＢｒ２ ・２Ｈ２０の
粒子層（８）が装填され、反応器（１）のジャケット（
９）には排煙ライン（１０）が接続され、また蒸発器（
４）の伝熱部（７）には河川水ライン（１１）が接続さ
れている。そして−／− 水蒸気用水ライン（１２）は排煙ライン（１０）が通る
熱交換器（１３）を通り、その分岐部（１２ａ＞（１２
ｂ）がそれぞれ第１ボイラー（５）および第２ボイラー
（６）に接続されている。
粒子層（８）が装填され、反応器（１）のジャケット（
９）には排煙ライン（１０）が接続され、また蒸発器（
４）の伝熱部（７）には河川水ライン（１１）が接続さ
れている。そして−／− 水蒸気用水ライン（１２）は排煙ライン（１０）が通る
熱交換器（１３）を通り、その分岐部（１２ａ＞（１２
ｂ）がそれぞれ第１ボイラー（５）および第２ボイラー
（６）に接続されている。
排煙ライン（１０）に温度３５０℃の排煙を流すと、同
排煙はＣａＢｒ２ ・２Ｈ２０の粒子層（８）を加熱し
て同粒子層（８）に脱水熱を同三水塩１ｍｏｌ当り３１
．９Ｋｃａｌ与え、温度２２５℃で熱交換器（１３）に
至る。反応器（１）の伝熱面積は、ＣａＢｒ２ ・２Ｈ
２０の粒子層（８）の温度が排煙による加熱の結果２２
０℃第１図に示すように、１０００ｎ＋ｍｔ−１（ｌの
水蒸気圧を有し、水蒸気通路（２）を経て凝縮器（３）
に入る。水蒸気用水ライン（１２）の分岐部（１２９− ８− ａ）の弁（１４）ハ開かれ、分岐部（１２ｂ）の弁（１
５）は閉じられ、第１ボイラー（５）には熱交換器（１
３）で温度２５℃から１０４℃まで予熱された水蒸気用
水が供給されている。なお、水蒸気用水は熱交換器（１
３）を経なくてももちろんよい。したがって上記水蒸気
は凝縮器（３）において、表面温度が１０７℃以下に保
たれている第１ボイラー（５）に接すると、凝縮して該
表面温度に等しい温度を有する水となる。凝縮器（３）
内の第１ボイラー（５）の内部圧力が１ 、２ ｋＭｃ
ｍ２になるように、第１ボイラー（５）の頂部の弁（１
６）を調節すると、第１ボイラー（５）内の水は水蒸気
の凝縮熱によって温度１０４℃で沸騰せられ、低圧水蒸
気が得られる。この場合低圧水蒸気で回収される熱量は
Ｃａ ３ｒ ２ ・２Ｈ２０１＋ｏｌ当り２１．０Ｋｃ
ａ−１〇− １である。凝縮水は温度１０７℃のまま凝縮器（３）か
ら蒸発器（４）に流下してここに溜まる。
排煙はＣａＢｒ２ ・２Ｈ２０の粒子層（８）を加熱し
て同粒子層（８）に脱水熱を同三水塩１ｍｏｌ当り３１
．９Ｋｃａｌ与え、温度２２５℃で熱交換器（１３）に
至る。反応器（１）の伝熱面積は、ＣａＢｒ２ ・２Ｈ
２０の粒子層（８）の温度が排煙による加熱の結果２２
０℃第１図に示すように、１０００ｎ＋ｍｔ−１（ｌの
水蒸気圧を有し、水蒸気通路（２）を経て凝縮器（３）
に入る。水蒸気用水ライン（１２）の分岐部（１２９− ８− ａ）の弁（１４）ハ開かれ、分岐部（１２ｂ）の弁（１
５）は閉じられ、第１ボイラー（５）には熱交換器（１
３）で温度２５℃から１０４℃まで予熱された水蒸気用
水が供給されている。なお、水蒸気用水は熱交換器（１
３）を経なくてももちろんよい。したがって上記水蒸気
は凝縮器（３）において、表面温度が１０７℃以下に保
たれている第１ボイラー（５）に接すると、凝縮して該
表面温度に等しい温度を有する水となる。凝縮器（３）
内の第１ボイラー（５）の内部圧力が１ 、２ ｋＭｃ
ｍ２になるように、第１ボイラー（５）の頂部の弁（１
６）を調節すると、第１ボイラー（５）内の水は水蒸気
の凝縮熱によって温度１０４℃で沸騰せられ、低圧水蒸
気が得られる。この場合低圧水蒸気で回収される熱量は
Ｃａ ３ｒ ２ ・２Ｈ２０１＋ｏｌ当り２１．０Ｋｃ
ａ−１〇− １である。凝縮水は温度１０７℃のまま凝縮器（３）か
ら蒸発器（４）に流下してここに溜まる。
脱水反応が完全に終了した後は、排煙の流通を停止し、
また分岐部（１２ａ）の弁（１４）を閉じて、分岐部（
１２ｂ）の弁（１５）を開く。その結果、第２ボイラー
（６）への水蒸気用水の供給によって粒子層（８）の温
度は２２０℃から１０７℃に降下する。第２ボイラー（
６）内では水蒸気が発生するが、その内部圧力が１．２
ｋｇ／ｃｍ２になるように、第２ボイラー（６）の頂部
の弁（１７）を調節する。粒子層（８）の降温に要する
熱量、すなわち粒子層（８）の顕然と蒸発器（４）内に
溜まった凝縮水の顕然の和は、次回の脱水反応に要する
昇温熱にほぼ等しい。
また分岐部（１２ａ）の弁（１４）を閉じて、分岐部（
１２ｂ）の弁（１５）を開く。その結果、第２ボイラー
（６）への水蒸気用水の供給によって粒子層（８）の温
度は２２０℃から１０７℃に降下する。第２ボイラー（
６）内では水蒸気が発生するが、その内部圧力が１．２
ｋｇ／ｃｍ２になるように、第２ボイラー（６）の頂部
の弁（１７）を調節する。粒子層（８）の降温に要する
熱量、すなわち粒子層（８）の顕然と蒸発器（４）内に
溜まった凝縮水の顕然の和は、次回の脱水反応に要する
昇温熱にほぼ等しい。
いま、粒子層（８）の温度が１０７℃で、蒸発器（４）
内に溜まった凝縮水の温度が２２℃である状態を想定す
ると、粒子層（８〉の水蒸気圧は１６＋ｕｎＨｏである
。蒸発器（４）内に溜った凝縮水の温度が２２℃である
と、第１図に示すように、その水蒸気圧は２２ｍｍ１−
ｔｏであるので、臭化カルシウムの無水物の水和反応が
生じ、粒子層（８）に水和熱が発生する。蒸発器（４）
内の凝縮水は自己蒸発により蒸発熱を奪われて温度降下
するので、この温度を一定に保つように、伝熱部（７）
に温度２５℃の河川水が流されている。伝熱部（７）は
蒸発器（４）内の水の温度が２０℃に保たれるように設
計されている。また量水にはＣａＢｒ２ ・−２Ｈ２０
１，１１０１当り２１．１Ｋｃａｌの熱量が与えられ、
粒子層（８）で発生する水和熱は同１１１０１当り１１
− ３２．０Ｋｃａｌである。この中和熱によって第２ボイ
ラー（６）内の水は温度１０４℃で沸騰せられ、低圧水
蒸気が得られる。蒸発器（４）内の水が完全に蒸発した
時点で再び脱水工程が実施される。
内に溜まった凝縮水の温度が２２℃である状態を想定す
ると、粒子層（８〉の水蒸気圧は１６＋ｕｎＨｏである
。蒸発器（４）内に溜った凝縮水の温度が２２℃である
と、第１図に示すように、その水蒸気圧は２２ｍｍ１−
ｔｏであるので、臭化カルシウムの無水物の水和反応が
生じ、粒子層（８）に水和熱が発生する。蒸発器（４）
内の凝縮水は自己蒸発により蒸発熱を奪われて温度降下
するので、この温度を一定に保つように、伝熱部（７）
に温度２５℃の河川水が流されている。伝熱部（７）は
蒸発器（４）内の水の温度が２０℃に保たれるように設
計されている。また量水にはＣａＢｒ２ ・−２Ｈ２０
１，１１０１当り２１．１Ｋｃａｌの熱量が与えられ、
粒子層（８）で発生する水和熱は同１１１０１当り１１
− ３２．０Ｋｃａｌである。この中和熱によって第２ボイ
ラー（６）内の水は温度１０４℃で沸騰せられ、低圧水
蒸気が得られる。蒸発器（４）内の水が完全に蒸発した
時点で再び脱水工程が実施される。
熱収支はつぎのとおりである。
入熱
排煙からの熱（脱水熱） ３１．９ｋｃａｌ／ ｍｏｌ
゛川 からの１１、（蒸発熱＞ ２１．１ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌ計 ５３．０ｋｃａｌ／ｍｏｌ 出熱 脱水時の水蒸気発生熱 ２１，０ｋｃａｌ／醜０１第３
図に示す水蒸気発生装置を複数設置して、１２− 排煙ラインと河川水ラインを交互に切換えて全体を連続
的に運転させると、一層効果が上がる。
゛川 からの１１、（蒸発熱＞ ２１．１ｋｃａｌ／ｍ
ｏｌ計 ５３．０ｋｃａｌ／ｍｏｌ 出熱 脱水時の水蒸気発生熱 ２１，０ｋｃａｌ／醜０１第３
図に示す水蒸気発生装置を複数設置して、１２− 排煙ラインと河川水ラインを交互に切換えて全体を連続
的に運転させると、一層効果が上がる。
上記実施例において、有価値のエネルギー源としては温
度３５０℃の排煙を用いるだけである。通常、温度を３
５０℃から２２５℃に下げる間に放出される熱エネルギ
ー３１ 、９ｋｃａｌを用いて、温度２５℃の水から温
度１０４℃圧力１ 、２ ｋｇ／ｃｍ２の低圧水蒸気を
得る場合、同水蒸気の発生量は２．９■ｏｆ（＝５２０
）である。
度３５０℃の排煙を用いるだけである。通常、温度を３
５０℃から２２５℃に下げる間に放出される熱エネルギ
ー３１ 、９ｋｃａｌを用いて、温度２５℃の水から温
度１０４℃圧力１ 、２ ｋｇ／ｃｍ２の低圧水蒸気を
得る場合、同水蒸気の発生量は２．９■ｏｆ（＝５２０
）である。
これに対しこの発明の方法によれば、上記と同じ条件で
、水蒸気は４８ｉ ｏｆ（＝８６（１）得られ、したが
って水蒸気の発生効率は約１，７倍向上する。
、水蒸気は４８ｉ ｏｆ（＝８６（１）得られ、したが
って水蒸気の発生効率は約１，７倍向上する。
この発明による水蒸気発生方法は以上のとおり構成され
ているので、低圧水蒸気を効率よく発生させることがで
きる。
ているので、低圧水蒸気を効率よく発生させることがで
きる。
第１図は臭化カルシウムの三水塩および水の水蒸気圧曲
線を示すグラフ、第２図は熱収支を示ず概略図、第３図
は水蒸気発生装置を示す系統図である。 （１）・・・反応器、（２〉・・・水蒸気通路、（３）
・・・凝縮器、（４）・・・蒸発器、（５）・・・第１
ボイラー、（６）・・・第２ボイラー、（７）・・・伝
熱部、（８）・・・粒子層、（９）・・・ジャケット、
（１０）・・・排煙ライン、（１１）・・・河川水ライ
ン、（１２）・・・水蒸気用水ライン、（１３）・・・
熱交換器、（１４）（１５） （１（３＞ （１７）・
・・弁。 以 上 １５−
線を示すグラフ、第２図は熱収支を示ず概略図、第３図
は水蒸気発生装置を示す系統図である。 （１）・・・反応器、（２〉・・・水蒸気通路、（３）
・・・凝縮器、（４）・・・蒸発器、（５）・・・第１
ボイラー、（６）・・・第２ボイラー、（７）・・・伝
熱部、（８）・・・粒子層、（９）・・・ジャケット、
（１０）・・・排煙ライン、（１１）・・・河川水ライ
ン、（１２）・・・水蒸気用水ライン、（１３）・・・
熱交換器、（１４）（１５） （１（３＞ （１７）・
・・弁。 以 上 １５−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 高温熱源によって臭化カルシウムの三水塩を加熱して脱
水熱ＱＩにより次式の反応に従って脱水せしめ、 Ｃａ Ｂｒ ２ ・２Ｈ２０（固）十０ｌ−）ＣａＢｒ
２（固）＋２Ｈ２０（気）・・・（Ｉ＞ 生じた水蒸気を次式の反応に従って凝縮させて、２Ｈ２
０（気）→２Ｈ２０（液）十Ｑ２・・・（Ｉｆ） 得られた凝縮熱Ｑ２を所望の低圧水蒸気の発生熱源とし
て用い、他方上記脱水反応の終了後は低温熱源から得ら
れた蒸発熱Ｑ’２で、反応式（Ｉｆ）で生じた凝縮水を
次式の反応に従って蒸発せしめ、 ２Ｈ２０（液） ＋ Ｑ’２→２Ｈ２０（気）・・・（
Ｉ［［） 生じた水蒸気で臭化カルシウムの無水物を次式の反応に
従って水和させ、 ＣａＢｒ２ （固）＋２８２０（気） −＋Ｃａ ３ｒ ２ ” ２Ｈ２０（固）＋Ｑ’を得ら
れた水和熱Ｑ’＋を所望の低圧水蒸気の発生熱源として
用いることを特徴とする水蒸気発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19456983A JPS6086301A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 水蒸気発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19456983A JPS6086301A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 水蒸気発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6086301A true JPS6086301A (ja) | 1985-05-15 |
| JPH0251081B2 JPH0251081B2 (ja) | 1990-11-06 |
Family
ID=16326710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19456983A Granted JPS6086301A (ja) | 1983-10-17 | 1983-10-17 | 水蒸気発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6086301A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213903A (ja) * | 1985-07-11 | 1987-01-22 | 日立造船株式会社 | 水蒸気発生方法 |
| JPH0571887A (ja) * | 1991-09-11 | 1993-03-23 | Technol Res Assoc Super Heat Pump Energ Accum Syst | 蓄熱方法 |
-
1983
- 1983-10-17 JP JP19456983A patent/JPS6086301A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213903A (ja) * | 1985-07-11 | 1987-01-22 | 日立造船株式会社 | 水蒸気発生方法 |
| JPH0571887A (ja) * | 1991-09-11 | 1993-03-23 | Technol Res Assoc Super Heat Pump Energ Accum Syst | 蓄熱方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0251081B2 (ja) | 1990-11-06 |
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